Тектоника плит

Тектоника плит

Точная дата, как выглядела Земля перед тектоникой плит, которые вращают эти куски коры вокруг, натыкаются и размалываются друг с другом, это открытый вопрос. Измельчение гигантских кусков внешнего слоя Земли, ответственных за извержение вулканов, измельчение камней и рост гор возможно началось на полмиллиарда раньше, чем считалось ранее.

Во время архейской эпохи от 4 миллиардов до 2,5 миллиардов лет назад на Земле была вода и камни, но в атмосфере было мало кислорода. Простая жизнь возникла в эту эпоху, возможно, вокруг гидротермальных вентиляционных отверстий, хотя никто точно не знает, когда именно. Самые ранние химические следы, которые могли бы свидетельствовать о жизни, относятся только к 4 миллиардам лет назад. Более широко признанными в качестве доказательства ранней жизни являются ископаемые в Австралии микробные маты, называемые строматолитами, которые относятся к 3,5 миллиардам лет назад.

Как бы ни была Земля перед тектоникой плит, эти мощные силы определяют мир, какой он есть сегодня. Сдвиг тектонических плит не только создали континенты, которые мы знаем, но и перерабатывает минералы и питательные вещества через систему Земли. Одно из исследований 2014 года в журнале «Труды Национальной академии наук», например, утверждало, что образование континентов на ранней Земле привело к проникновению фосфора на поверхность, питанию микробов, которые затем насыщали кислородом атмосферу.

Никто никогда не мог точно показать, когда началась тектоника плит. Несколько исследований положили начало тектонике плит около 3 миллиардов лет назад, но новое исследование предполагает, что эта динамика началась 3,5 миллиарда лет назад — всего через миллиард лет после образования планеты.

«Это далеко не проблема, — сказала Роберта Рудник, геохимик из Университета Санта-Барбары, которая не участвовала в нынешнем исследовании, но провела исследование происхождения континентов.

Истоки земной коры

Часть проблемы, сказал руководитель исследования Николя Гребер, научный сотрудник Женевского университета в Швейцарии, заключается в том, что на Земле осталось всего несколько камней, которые датируются миллиардами лет назад, когда только что образовалась планета. Из тех пород, которые были старыми, большинство из них были изменены из-за выветривания и химических процессов в течение эпох.

Чтобы попытаться изъять истоки земной коры, геологи обычно обращаются к сланцам, которые представляют собой мелкозернистые осадочные породы. Поскольку это камни из эродированных остатков ранних пород, они должны захватывать хорошо смешанное представление тех ранних породах.

Сегодня земная кора имеет два вида. Океаническая кора мафическая, из темных, богатых железом и магнием пород, таких как базальт, которые поступают непосредственно из плавления земной мантии (слой под земной корой). Континентальная кора является фельзитовой, сделанной из светлых пород, богатых кремнием и алюминием. Одним из примеров является гранит. Фальсистые породы формируются из расплава мафических пород.

Ранняя Земля имела бы мафическую кору, это открытый вопрос. Тогда сначала начали формироваться скалы фельзитов. Выяснение, когда сформировалась формальфийская континентальная кора, означала бы идентификацию даты начала тектоники плит. Это потому, что зоны субдукции — места, где тектонические плиты врезаются друг в друга, а океанические косы скользят под континентальной корой — служат в качестве первичных заводов для фельзитов. Зоны субдукции приносят воду в кору, что снижает температуру плавления породы, разрушая связи в минералах внутри породы. Это приводит к образованию фельзитов, которые составляют континенты.

В предыдущих работах использовались соотношения различных минералов в сланцах, чтобы попытаться определить, когда континенты стали фельзистами, и многие из этих исследований установили сроки около 3 миллиардов лет назад. Но эти измерения были уязвимы ко всем изменениям, которые прошли 3,5 миллиарда лет назад, на Земле. Некоторые минералы могут выжить более легко, чем другие, например, оставляя за собой перекос.

Испытание титана

Ученые пробовали использовать другой подход. Они изучали сланцы для их соотношений отдельных изотопов титана. Титан нерастворим и не смывается во время выветривания. Это биологически инертно и не затрагивается атмосферными процессами, пишут исследователи в своем новом исследовании.

Соотношения изотопов титана также помогают различать феллические и мафические породы. Изотопы представляют собой различные формы элемента с различным числом нейтронов. Из-за того, как минералы кристаллизуются во время таяния базальта и образования фельзитовых пород, некоторые изотопы титана менее распространены в фельзитовых породах.Это такая красивая плотная корреляция, это действительно захватывающе.

Гребер, который провел большую часть исследований в Чикагском университете, протестировал 48 сланцев и 30 композиционных сланцевых образцов из разных мест по всему миру. По его словам, камни пришли из хорошо изученных коллекций. Самая старая датируется 3,5 миллиардами лет назад.

В течение этого промежутка времени обнаружено, что средний коэффициент титана оставался чрезвычайно постоянным. Это открытие говорит о том, что фельзитовые породы были основным компонентом континентальной коры не менее 3,5 миллиардов лет. Если это так, наиболее вероятным объяснением является то, что тектоника плит и зоны субдукции уже присутствовали, по крайней мере, так долго.

Будущие исследования должны попытаться добраться до дна разброса. Один из ключевых экспериментов заключался бы в том, чтобы тестировать изотопы титана непосредственно для выветривания, чтобы быть уверенными, что они действительно не сильно затронуты.

Оставьте комментарий

Please enter your comment!
Напишите имя здесь